FísicaBalearesPAU 2021Ordinaria

Física · Baleares 2021

9 ejercicios

Datos generales del examen

$G = 6{,}674 \cdot 10^{-11}\,\text{N m}^2\,\text{kg}^{-2}$
$K = 9 \cdot 10^9\,\text{N m}^2\,\text{C}^{-2}$
$\mu_0 = 4\pi \cdot 10^{-7}\,\text{N A}^{-2}$
$e = -1{,}6 \cdot 10^{-19}\,\text{C}$
$m_e = 9{,}1 \cdot 10^{-31}\,\text{kg}$
$M_T = 5{,}9736 \cdot 10^{24}\,\text{kg}$
$R_T = 6370\,\text{km}$
$1\,\text{ua} = 149597871\,\text{km}$
$h = 6{,}626 \cdot 10^{-34}\,\text{J s}$

2 puntos

Un planeta pequeño sin atmósfera de

7{,}1 \cdot 10^{22}\,\text{kg}

tiene un radio de

1700\,\text{km}

a)1 pts

Un asteroide de media tonelada se dirige en línea recta hacia el centro del planeta. Cuando se encuentra a

14000\,\text{km}

del centro, el asteroide se mueve a

5{,}2\,\text{km/s}

. Calcula la velocidad y la energía mecánica total del asteroide justo antes de impactar sobre el planeta.

b)1 pts

Determina si un asteroide de media tonelada puede orbitar el planeta con una trayectoria circular o elíptica moviéndose a

5{,}2\,\text{km/s}

cuando está a

14000\,\text{km}

del centro del planeta. Si puede, determina el periodo de la órbita circular. Si no puede, determina la velocidad que debería tener para seguir una órbita circular de

14000\,\text{km}

de radio.

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2 puntos

Dos partículas con

5\,\text{nC}

de carga eléctrica cada una están separadas

6\,\text{mm}

Diagrama de dos cargas de 5 nC separadas 6 mm con puntos A y P. El punto P está a 4 mm sobre el punto medio A.

a)0,7 pts

Dibuja e identifica los vectores que representan los campos eléctricos en el punto P de la figura debido a cada carga por separado y conjuntamente.

b)1 pts

Calcula el módulo del campo eléctrico en el punto P debido a las dos cargas.

c)0,3 pts

¿Qué valor debe tener una carga eléctrica en el punto A de la figura para anular el campo eléctrico anterior?

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2 puntos

Una partícula con

7\,\text{nC}

está a

6\,\text{mm}

de otra partícula con

-2\,\text{nC}

Configuración de cargas q1=7nC y q2=-2nC alineadas con puntos A (punto medio) y P (a la derecha de q2). Se muestra una trayectoria curva C de P a A.

a)1 pts

Calcula la fuerza eléctrica debido a las cargas de las dos partículas sobre un electrón en el punto P de la línea que pasa por las partículas, a

3\,\text{mm}

a la derecha de la segunda. Describe explícitamente el sentido de la fuerza.

b)1 pts

Calcula el módulo del trabajo para llevar el electrón a lo largo de una curva C como la de la figura desde el punto P hasta el punto medio A entre las dos partículas.

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2 puntos

Se crea una onda armónica de

3\,\text{cm}

de amplitud en la superficie del agua de un canal. Las crestas consecutivas de la onda están separadas

20\,\text{cm}

y se propagan a

0{,}25\,\text{m/s}

a)0,8 pts

Escribe la ecuación general de una onda armónica que se propaga hacia la derecha con la perturbación positiva máxima en el origen de coordenadas a

t = 0

y la ecuación particular de la onda en la superficie del agua descrita antes.

b)0,5 pts

Argumenta cuál será el valor de la perturbación del nivel del agua de un punto de la superficie después de

0{,}4\,\text{s}

de haber estado en una cresta.

c)0,7 pts

Calcula el tiempo que debe pasar desde que un punto está en una cresta hasta que se ha desplazado

4{,}5\,\text{cm}

desde la cresta hacia abajo.

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2 puntos

Entre dos hilos conductores rectos, infinitos y paralelos, hay una espira circular. La figura muestra el sentido de las corrientes en los hilos rectos y la posición y el diámetro de la espira. La intensidad de la corriente eléctrica en el hilo izquierdo siempre es el doble de la intensidad en el hilo derecho. Calcula:

Dos hilos paralelos con corrientes 2I1 e I1 hacia arriba, separados 8 cm. En el centro C hay una espira de 5 cm de diámetro.

a)1 pts

La intensidad

I_1

que debe pasar por el hilo derecho para que el módulo del campo magnético en el punto C debido a las corrientes de los dos hilos rectos valga

12\,\mu\text{T}

b)1 pts

I_1 = 1{,}2\,\text{A}

, calcula la intensidad

I_2

que debe pasar por la espira circular para que el campo magnético total en el centro C sea nulo. Indica y justifica el sentido de esta corriente.

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2 puntos

El flujo de campo magnético a través de una espira circular durante el intervalo de

0

4\,\text{s}

está dado por la siguiente función del tiempo en segundos:

\phi(t) = 4t - t^2\,\mu\text{Wb}

a)1 pts

Calcula en qué instante la fuerza electromotriz inducida en la espira es cero y en qué instante del intervalo es máxima. Escribe el nombre de la ley usada para hacer el cálculo.

b)1 pts

Determina el radio de la espira si el campo magnético es uniforme, tiene una intensidad de

0{,}2\,\text{mT}

y es perpendicular al plano de la espira a

t = 1\,\text{s}

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2 puntos

El rayo de un láser se dirige hacia un bloque de plástico de sección rectangular e índice de refracción

n_v = 1{,}4

. El rayo se dirige en una dirección A y, después, en otra dirección B. Las dos direcciones se han representado en la figura. Usa el transportador de ángulos de

180^\circ

dibujado para determinar el ángulo de incidencia del rayo sobre el bloque en cada caso.

Bloque rectangular de 5 cm de altura con un transportador de ángulos en la parte superior. Se muestran dos rayos incidentes A y B que se refractan en el punto R.

a)0,8 pts

Cuando el rayo ha seguido la dirección A dentro del aire, pasa por un punto P de la cara inferior del bloque, a la derecha del punto M de la vertical del punto de refracción. Calcula la distancia entre los puntos P y M.

b)0,4 pts

Calcula cuánto tiempo tarda la luz en avanzar

3\,\text{cm}

a lo largo del segmento R-P.

c)0,8 pts

Cuando el rayo ha seguido la dirección B dentro del aire, llega al punto Q de la cara derecha del bloque. Determina si el rayo se refleja totalmente o no en este punto.

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2 puntos

a)1,2 pts

La imagen de un objeto de

3\,\text{mm}

de altura creada por una lente delgada es virtual, tiene

10\,\text{mm}

de altura y se forma a

14\,\text{cm}

de la lente. Calcula la distancia focal de la lente. Escribe explícitamente si la lente es convergente o divergente.

b)0,8 pts

Traza los tres rayos principales que determinan la imagen de un objeto de

4\,\text{cm}

de altura situado con el pie sobre el eje óptico a

7\,\text{cm}

de una lente delgada de

+30\,\text{mm}

de distancia focal.

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2 puntos

Una placa de sodio, una de silicio y una de aluminio se iluminan con luz monocromática de

538\,\text{nm}

Elemento	W (eV)
Cesio	1,94
Rubidio	2,13
Sodio	2,28
Silicio	3,59
Aluminio	4,08
Cobre	4,70
Plata	4,73
Oro	5,10

a)0,6 pts

Determina cuáles de las placas emiten electrones por efecto fotoeléctrico.

b)1 pts

Calcula en cada caso la velocidad máxima de los electrones.

c)0,4 pts

Si la intensidad de la luz se duplica, ¿cuál es el cambio de la velocidad máxima de los electrones emitidos?

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Ejercicio 1

Ejercicio 2

Ejercicio 3

Ejercicio 4

Ejercicio 5

Ejercicio 6

Ejercicio 7

Ejercicio 8

Ejercicio 9